張振華，陳作海，白建東，王興盛（山東水泥廠有限公司，山東 濟南 ）

1 存在的問題

我公司#3窯高溫風機高壓變頻現場原設備品牌為“合康變頻”，于2007年3月投入使用，連續(xù)運行超過12年，由于設備功率單元器件、電路板件等老化嚴重，故障率升高，對生產造成嚴重影響；同時老版本功率單元及板件均已停產，一旦出現故障修復極為困難。公司于2020年底對高溫風機變頻器進行升級改造，保留原變頻干式變壓器，對所有功率單元及控制系統(tǒng)進行升級改造，改造后效果良好，主要問題是在變頻器調速超過850r/min過程中出現自動降頻，電機電流132A，未超額定值（144A）無法滿足工況要求。

2 過程分析

#3窯高溫風機變頻器及電機基本參數見表1，2。

表1 變頻器銘牌參數

表2 #3窯尾高溫風機電機銘牌參數

開機后，高溫風機運行超過850r/min后變頻器振蕩限流，無法滿足現場生產需要。監(jiān)控VF模式下變頻器運行情況，850r/min以下運行正常，給定880 r/min后變頻器開始自動降頻運行。

根據以上情況分析：現場窯產量額定2000t/d，實際運行到2600t/d，電機超負荷運行。異步機通用模式的控制方式為V/F曲線恒轉矩控制，轉矩無法自動調節(jié)，負荷過大與負壓波動引起輸出電流振蕩，力矩達到保護值（變頻設定保護值為6000 N·m）后變頻器自動降頻。

3 解決措施

對于常規(guī)的VF控制，電機的電壓隨著電機速度的降低而相對增加，導致勵磁不足，而使電機不能獲得足夠的旋轉力。為了補償這個不足，變頻需要通過提高電壓來補償電機速度降低引起的電壓降，這叫轉矩提升。轉矩提升是提高變頻器的輸出電壓，然而即使提高很多輸出電壓，電機轉矩并不能和其電流對應提高，因為電機電流和電機產生了轉矩分量和勵磁分量。因此必須引入矢量控制，把電機的電流值進行分配，從而確定產生轉矩的電機電流分量和勵磁分量的數值。矢量控制可以通過電機端的電壓降的響應，進行優(yōu)化補償，在不增加電流的情況下，允許電機產生大的轉矩，解決變頻保護降頻問題，同時也改善了電機低速時的溫升。

轉矩提升增加變頻器的輸出電壓，使電機的輸出轉矩和電壓的平方成正比的關系增加，從而改善電機的輸出轉矩。改善電機低速輸出轉矩不足，使用“矢量控制”，可以使電機在低速時的輸出轉矩達到電機在50Hz時供電輸出轉矩。

根據以上分析，采取了如下措施：

（1）停機后將VF控制方式改為開環(huán)矢量控制，異步機開環(huán)矢量控制方式將電機定子電流分解為勵磁電流和轉矩電流單獨控制，力矩不夠時可單獨調節(jié)轉矩電流，提升變頻器帶載能力。

（2）變頻器在增加轉速時力矩較大，為防止瞬間力矩過大造成變頻器保護降頻，將變頻器限流系數由110%調整為120%。

4 效果

再次開機監(jiān)控數據，變頻器運行到842r/min時轉矩顯示7170 N·m，加速過程轉矩顯示9000 N·m，給定890r/min變頻穩(wěn)定運行，轉矩顯示8600 N·m，電機電流達到額定值。高溫風機變頻器自3月15日開機至6月1日，運行穩(wěn)定，未再出現降頻問題。